Ahşabın Nano Yapısı

Çelik ve betona göre daha hafif ve daha sürdürülebilir bir yapı alternatifi olarak ahşabı kullanmaya dünya çapında artan bir ilgi var. Ahşabın tarihçesine baktığımız zaman aslında, bin yıldır binalarda kullanıldığını görüyoruz fakat mekanik özellikleri henüz büyük üst yapılar için modern bina standartlarını karşılayamadı.

Bir araştırma dergisi olan frontiers in plant science adlı dergi; bitki bilimlerini konu alan bir yazı yayınladı. 23 Ekim 2019 tarihinde yayınlanan bu yazıda binaların inşasında uygun bir model olarak bitki Arabidopsis thaliana’ yı belirlemiştir.

Ahşabın Güçlü Nano Yapısını Ortaya Çıkaran Araştırma ve Deneyler

Makalenin Cambridge Üniversitesi Biyokimya Bölümü’nden ilk yazarı ve şu anda Jagiellonian Üniversitesi’nde bulunan Dr. Jan Lyczakowski, ” Ahşabın gücünü belirleyen, ahşabın moleküler mimarisidir, ancak şimdiye kadar kesin moleküler yapısını bilmiyorduk. Makrofibril adı verilen silindirik yapıların ahşap hücrelerde dizilimi, makrofibrillerin bileşimini ve moleküler düzenlemenin bitkiler arasında nasıl farklılaştığını görmemizi sağladı ve bunun odun yoğunluğu ve mukavemetini nasıl etkileyebileceğini anlamamıza yardımcı oldu. ” dedi.

Ahşabın ana yapı taşları, selüloz ve hemiselüloz adı verilen ve lignin ile emprenye edilmiş büyük polimerlerden oluşan bir matristen yapılan her bir ahşap hücrenin etrafındaki ikincil duvarlardır.

Cambridge Üniversitesi Biyokimya Bölümü ve Sainsbury Laboratuvarı’ndan ( SLCU ) çalışan ekipler; ağaç hücre duvarlarının nano ölçekli mimarisini canlı durumlarında görüntülemek için düşük sıcaklık taramalı elektron mikroskobunu ( kriyo-SEM ) kullandılar. Bu, bir insan saçının genişliğinden 1000 kat daha dar olan ikincil hücre duvarı makrofibrillerinin mikroskobik detayını ortaya çıkmasına neden oldu.

Farklı ağaçlarda da aynı durum olup olmadığını gözlemlemek ve karşılaştırmak için Cambridge Üniversitesi Botanik Bahçesinde yer alan; ladin, gingko ve kavak ağaçlarından ahşap örnekleri topladılar. Hücreleri canlı hidratlanmış hallerinde korumak için numuneler eksi 200 ° C’ lik şoklamayla hızlı dondurulma işlemine sokuldular. Kontrast sağlamak için üç nanometre kalınlığında ultra ince bir platin film ile kaplandılar.

SLCU Mikroskopi Çekirdek Tesis Müdürü Dr. ” Yapılan araştırmalara göre, hem yumuşak hem de sert yapılara sahip ağaç türlerinde çapı 10 nanometreyi aşan makrofibril yapılar olduğu anlaşıldı. İncelenen tüm ağaçlarda bu yapının ortak olduğu doğrulanmış oldu. ” dedi.

Güç Kazanımları Ahşap Gökdelenlere Yol Açabilir

Cambridge Biyokimya Bölümü’nde çalışmanın ortak yazarı olan Profesör Paul Dupree, “ Ahşabın moleküler mimarisini görselleştirmek ve içindeki belirli polimerlerin düzenini değiştirmenin gücünü nasıl değiştirebileceğini araştırmamıza olanak tanıyor. Ahşabın bileşenlerinin nasıl bir araya geldiğini ve nasıl olgunlaştığını anlamak hem yeni malzeme tasarımı için hem de süper güçlü yapılar oluşturmak önemlidir. “ dedi

Profesör Dupree ve Dr. Lyczakowski, Cambridge Üniversitesi’ndeki biyokimyacılar, bitki bilimcileri, mimarlar, matematikçiler ve kimyagerlerden oluşan bir ekibin ahşap yapısını, modifikasyonunu ve uygulamasını daha iyi anlamak için çalıştığı Leverhulme Trust tarafından finanse edilen Doğal Malzeme İnovasyon Merkezi’nde yer almaktadır. Araştırmacılar, inşaat ve imalat için daha iyi malzemeler yapmak için ahşabın yapısını yeniden tasarlayarak ahşap gökdelenleri ve hatta ahşap arabaları gerçeğe dönüştürmeyi umuyorlar. Bununla ilgili çalışmaları, Londra’daki Royal Society Yaz Bilim Sergisinde sergilendi.

Tüm bu araştırmalar ve bulgular ışığında, ahşabın gücü daha da artırılabilirse, çelik ve betondan oluşan büyük yapılar yerine ahşaptan oluşan büyük yapılar görmeye başlayabiliriz.

Kaynak: https://scitechdaily.com/nanostructure-of-wood-revealed-strength-gains-could-lead-to-wooden-skyscrapers/

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here